编译原理

crossea 发布于2019-08-23 12:02 / 1918人阅读

摘要：编译器概述编辑器从逻辑上可以分为若干个阶段，每个阶段将源程序从一种表示变换成另一种表示。翻译器编译器解释器翻译器能够将一种语言源语言变换成另一种语言目标语言的软件。

1、编译器概述

编辑器从逻辑上可以分为若干个阶段，每个阶段将源程序从一种表示变换成另一种表示。

以Pascal语言的 position := initial + rate * 60 为例子介绍编译的各个阶段

1.1 词法分析

词法分析又叫线性分析或者线性扫描

逐个读取源程序的字符，把他们组成词法记号（token）流，并且把词法单元填入符号表。

在这个阶段会删除掉分隔记号的空格

1.2 语法分析

语法分析又叫层次分析

将词法记号流按照语法结构进行层次分组，形成语法短语，语法短语常用分析树表示

1.2.1 层次结构遵循的规则

任何一个标识符都是表达式

任何一个数都是表达式

如果e**1和e2都是表达式，那么
e1 + e2

e1 * e2

(e1)

也都是表达式

1.3 语义分析

进行语义分析，生成语法树

作用：

（1）进行语义检查（其中包括类型检查）、保证各部分能有意义的集合在一起

（2）搜集类型信息

1.4 中间代码生成

经过语法分析和语义分析之后，某些编译器生成源程序的显式中间表示。

具备两个性质：易于产生、易于翻译成目标程序

功能：

（1）需决定运算完成的次序。（疑问每个语句之多一个算符）

（2）必须产生临时变量名。（保留每个语句的计算结果）

（3）必须处理控制流结构和过程调用

中间表示的常用形式：三地址代码。

1.4.1 三地址代码

三地址代码由三地址语句序列组成，最多三个操作数

1.5 代码优化

试图改进代码，产生执行较快的机器代码

1.6 代码生成

生成可重定位的机器代码或者汇编码

功能：
（1）为源程序所用的每个变量选择存储单元（寄存器分配）

（2）将中间代码生成等价的机器指令序列

1.7符号表管理

符号表：为每一个标识符保存一个记录的数据结构，记录的域是标识符的属性（标识符的存储分配、类型和作用域信息）

1.8 错误诊断与报告

每个阶段都有可能发现源程序的错误，在发现错误之后，该阶段必须处理此错误，使得编译可以继续进行，以便进一步发现源程序的其他错误。

词法分析阶段：诊断当前被扫描的字符串不能形成语言的词法记号。

语法分析阶段：诊断记号流违反的语法规则。

语义分析阶段：找到对所含操作无意义的结构。

1.9、编译的总过程

2、阶段分组（前端和后端）

在实际编译器中，若干阶段可以组合在一起，各阶段之间的中间表示也无需显示构成

通常将所有阶段分为前端和后端：

前端：只依赖于源程序，由几乎独立于目标机器的阶段或者阶段的一部分组成。

   包括：词法分析、语法分析、符号表建立、语义分析、中间代码生成、部分代码优化、与这些阶段同时完成的错误处理。

后端：依赖于目标机器，一般独立于源程序，而与中间代码有关。

   包括：代码优化、代码生成、伴随这些阶段的符号表操作和错误处理

3、遍

编译的几个阶段常用一遍扫描来实现，一遍扫描包括读一个输入文件和写一个输出文件

把几个阶段组成一遍，并且这些阶段的活动可以在该遍中交错进行。例如：可以把语法分析看成主导，当它需要记号时，调用词法分析器去下一个记号。如果已经看出一个语法结构，语法分析器则激活中间代码生成器，以完成语义分析和生成中间代码。

4、翻译器、编译器、解释器

翻译器：能够将一种语言（源语言）变换成另一种语言（目标语言）的软件。

编译器：编译器是一种翻译器，将高级语言变换成一种低级语言的软件。特点在于目标语言比源语言低级

解释器：也需要对源程序进行词法、语法和语义分析,中间代码生成。但是不生成目标代码，而是直接执行源程序所指定的运算

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